一种微生物联合水力压裂煤层增透系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微生物联合水力压裂煤层增透系统及方法，其中系统包括套管，套管一端与分离硐室连接，另一端设在目标钻孔内；水力压裂钻孔以目标钻孔为基准沿煤层方向开设，内部放置有微生物送样管、高压注水管和注浆管，微生物送样管与微生物合成容器连接；高压注水管与水泵连接；注浆管与注浆泵连接；微生物合成容器内填充有胶囊型微生物反应溶液。本申请提供的微生物联合水力压裂煤层增透系统及方法，采用胶囊型微生物反应溶液进行水力压裂，提高了低渗透性煤层瓦斯抽采效率，较为安全性；高压注水管与微生物送样管为不同管路，可避免在运输过程中高压环境破坏微生物的胶囊外壳；系统的整体结构简单，易于操作且成本低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种微生物联合水力压裂煤层增透系统及方法


[0001]本专利技术涉及水力压裂
，特别涉及一种微生物联合水力压裂煤层增透系统及方法。

技术介绍

[0002]水力压裂法是开采天然气的主要形式，要求用大量掺入化学物质的水灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气，具有广泛的应用前景。
[0003]目前，我国煤矿大部分的高瓦斯突出煤层具有微孔隙、低渗透和高吸附性的特点，因此导致大部分的煤层瓦斯抽采困难，容易产生严重的瓦斯灾害，采用普通的水力压裂技术存在效果不稳定、以及存在卸压不充分等问题。而目前具有较好应用效果的水力压裂技术通常需要采用微波辅助装置，采用此类装置存在成本高、需要专业人员操作以及后期维护困难等问题；并且，化学物质通常采用类似于四氢呋喃等有机溶剂，以更好的增透煤层，但是此类化学溶剂存在具有低毒性和刺激性的特性，长期使用会对人员身心造成危害，并且有机溶剂作为极度易燃的有机化合物，遇到煤层中可燃的瓦斯气体，一旦发生安全事故，会加剧井下燃烧、爆炸，造成严重的人员伤亡和财产损失。
[0004]因此，现有的水力压裂技术存在设备成本高，对微小裂隙煤层增透效果不佳，用于压裂的化学物质安全性较低的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的不足之处，本专利技术提供了一种微生物联合水力压裂煤层增透系统及方法，主要目的在于解决现有的水力压裂技术存在设备成本高，对微小裂隙煤层增透效果不佳，用于压裂的化学物质安全性较低的问题。
[0006]本专利技术一方面提供了一种微生物联合水力压裂煤层增透系统，包括:
[0007]套管，所述套管的一端与分离硐室连接，所述套管的另一端设在目标钻孔内；
[0008]水力压裂钻孔，以所述目标钻孔为基准沿煤层方向开设；
[0009]所述水力压裂钻孔内放置有微生物送样管、高压注水管和注浆管，所述微生物送样管与微生物合成容器连接；所述高压注水管与水泵连接；所述注浆管与注浆泵连接；
[0010]所述微生物合成容器内填充有胶囊型微生物反应溶液。
[0011]可选的，所述微生物合成容器外壁开设有进样口和出样口，所述进样口连接有进口阀，所述出样口通过出口阀和所述微生物送样管连接。
[0012]可选的，所述微生物合成容器的顶部还设置有PH计探头、温度探头和OPR探头，所述PH计探头、所述温度探头和所述OPR探头的一端位于所述微生物合成容器的内腔，且与所述胶囊型微生物反应溶液接触。
[0013]可选的，所述微生物合成容器的顶部还开设有气阀。
[0014]可选的，所述微生物合成容器的底部设有磁力搅拌珠。
[0015]可选的，所述微生物合成容器的外壁设有保温层。
[0016]可选的，所述分离硐室靠近所述套管的一端设有压力表和流量计。
[0017]可选的，所述目标钻孔和所述水力压裂钻孔之间分布有待抽采段，所述待抽采段中存在煤层裂缝。
[0018]本专利技术另一方面提供了基于微生物联合水力压裂煤层增透系统所实现的一种微生物联合水力压裂煤层增透方法，包括：
[0019]在煤层底板处开设目标钻孔；
[0020]在所述目标钻孔端口处安装套管，将所述套管与分离硐室连接，在所述分离硐室前端设有压力表和流量计；
[0021]在所述目标钻孔处，沿煤层方向开设水力压裂钻孔，所述目标钻孔与所述水力压裂钻孔之间分布待抽采段，所述待抽采段中存在煤层裂缝；
[0022]所述水力压裂钻孔内设置有高压注水管、微生物送样管和注浆管，将所述高压注水管与水泵连接，将所述微生物送样管与微生物合成容器连接，将所述注浆管与注浆泵连接；
[0023]将所述微生物合成容器中的胶囊型微生物反应溶液和所述水泵中的高压水混合对所述水力压裂钻孔进行水力压裂；
[0024]当所述水力压裂钻孔和目标钻孔形成贯通的宏观裂隙后，关闭水泵与微生物合成容器中的出口阀，通过注浆泵注浆支撑裂缝，并根据所述套管上的所述压力表与所述流量计读数计算瓦斯抽出量。
[0025]可选的，所述胶囊型微生物反应溶液的制备方法包括：
[0026]通过进样口向所述微生物合成容器中加入微生物、胶囊壳材料、乳化剂和改性剂以形成原溶液；
[0027]通过磁力搅拌珠对所述原溶液进行搅拌混合，利用所述气阀、所述PH计探头、所述温度探头和所述OPR探头控制反应环境，使得所述微生物表面发生界面聚合反应，并被所述胶囊壳材料包覆，以形成胶囊型微生物反应溶液。
[0028]本专利技术提供的微生物联合水力压裂煤层增透系统及方法，采用胶囊型微生物反应溶液进行水力压裂，开采初期胶囊型外壁起到支撑裂隙的作用，后期在需要增透的部位释放出微生物，通过微生物侵蚀分解煤层中的小分子化合物，以达到疏通煤层微小裂系的作用，提高了煤层孔隙率、渗透率，促进了瓦斯解析，进而提高了低渗透性煤层瓦斯抽采效率，并且具有较好安全性；在水力压裂的过程中，高压注水管与微生物送样管为两根不同的管路，可避免在运输过程中高压环境破坏微生物的胶囊外壳，以确保水力压裂的效果；系统的整体结构简单，易于操作且成本低。
[0029]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0030]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0031]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0032]图1为本专利技术实施例提供的微生物联合水力压裂煤层增透系统的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的微生物联合水力压裂煤层增透方法的流程示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例提供的微生物联合水力压裂煤层增透系统及方法中的胶囊型微生物反应溶液内部组分图。
[0035]图中：
[0036]1‑
微生物合成容器，2
‑
保温层，3
‑
胶囊型微生物反应溶液，4
‑
进样口，5
‑
气阀，6
‑
PH计探头，7
‑
温度探头，8
‑
OPR探头，9
‑
进口阀，10
‑
磁力搅拌珠，11
‑
出样口，12
‑
出口阀，13
‑
水泵，14
‑
注浆泵，15
‑
水力压裂钻孔，16
‑
微生物送样管，17
‑
高压注水管，18
‑
注浆管，19
‑
待抽采段，20
‑
煤层裂隙，21
‑
孔洞，22
‑
目标钻孔，23
‑
套管，24<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微生物联合水力压裂煤层增透系统，其特征在于，包括：套管(23)，所述套管(23)的一端与分离硐室(26)连接，所述套管(23)的另一端设在目标钻孔(22)内；水力压裂钻孔(15)，以所述目标钻孔(22)为基准沿煤层(27)方向开设；所述水力压裂钻孔(15)内放置有微生物送样管(16)、高压注水管(17)和注浆管(18)，所述微生物送样管(16)与微生物合成容器(1)连接；所述高压注水管(17)与水泵(13)连接；所述注浆管(18)与注浆泵(14)连接；所述微生物合成容器(1)内填充有胶囊型微生物反应溶液(3)。2.根据权利要求1所述的微生物联合水力压裂煤层增透系统，其特征在于，所述微生物合成容器(1)外壁开设有进样口(4)和出样口(11)，所述进样口(4)连接有进口阀(9)，所述出样口(11)通过出口阀(12)和所述微生物送样管(16)连接。3.根据权利要求2所述的微生物联合水力压裂煤层增透系统，其特征在于，所述微生物合成容器(1)的顶部还设置有PH计探头(6)、温度探头(7)和OPR探头(8)，所述PH计探头(6)、所述温度探头(7)和所述OPR探头(8)的一端位于所述微生物合成容器(1)的内腔，且与所述胶囊型微生物反应溶液接触。4.根据权利要求3所述的微生物联合水力压裂煤层增透系统，其特征在于，所述微生物合成容器(1)的顶部还开设有气阀(5)。5.根据权利要求4所述的微生物联合水力压裂煤层增透系统，其特征在于，所述微生物合成容器(1)的底部设有磁力搅拌珠(10)。6.根据权利要求5所述的微生物联合水力压裂煤层增透系统，其特征在于，所述微生物合成容器(1)的外壁设有保温层(2)。7.根据权利要求1所述的微生物联合水力压裂煤层增透系统，其特征在于，所述分离硐室(26)靠近所述套管(23)的一端设有压力表(24)和流量计(25)。8.根据权利要求1所述的微生物联合水力压裂煤层增透系统，其特征在于，所述目标钻孔(22)和所述水力压裂钻孔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正东，原琪，赵婷婷，赵鑫，于中杰，苏伟伟，林晓松，王灏雯，张正，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：